Осциллографический измеритель амплитудных параметров электрических сигналов

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для ускорения быстродействия осциллографических измерений амплитудных характеристик .сигнала . Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается за счет снижения взаимного дрейфа изображений сигнала и нулевого потенциала . Для этого в устройство дополнительно введены сумматор 7, элементы И 16 и 17, элементы ИЛИ 14 и 18, цифроаналоговый преобразователь 12 и аналого-цифровой преобразователь 15. Кроме того, устройство содержит ключ 1, усилитель 2 вертикального отклонения , коммутаторы 3 и 9, оконечный усилитель 4, электронно-лучевую трубку 5, синхронизатор 6, блоки 8 и 13 развертки, усилитель 10 горизонтального отклонения, блок 11 управления, усилитель 19 подсвета. Блок управления выполнен на микропроцессоре, генераторе тактовых импульсов, блоках запоминания дешифратора, ключе и интерфейсе , I з.п. ф-лы, 3 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (59 4 0 01 H 13/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3898712/24-21 (22) 22.05.85 (46) 23.01.87. Бюл. Ф 3 (72) В.М. Немировский и А.М. Непомнящих (53) 621.317.3(088.8) (56) Блюдин Е.К. и др. Портативные осциллографы. — M.: Сов. радио, 1978, с. 96, ill, 182.

Осциллограф С1-85. Техническое описание. (54) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для ускорения быстродействия осциллографических измерений амплитудных характеристик,сигнала. Цель изобретения — повышение точ„,Я0„„1285380 А1 ности измерения — достигается за счет снижения взаимного дрейфа изображений сигнала и нулевого потенциала. Для этого в устройство дополнительно введены сумматор 7, элементы

И 16 и 17, элементы ИЛИ !4 и 18, цифроаналоговый преобразователь 12 и аналого-цифровой преобразователь 15.

Кроме того, устройство содержит ключ

1, усилитель 2 вертикального отклонения, коммутаторы 3 и 9, оконечный усилитель 4, электронно-лучевую трубку 5, синхронизатор 6, блоки 8 и 13 развертки, усилитель 10 горизонтального отклонения, блок 11 управления, усилитель 19 подсвета. Блок управления выполнен на микропроцессоре, генераторе тактовых импульсов, блоках запоминания дешифратора, ключе и интерфейсе, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.! ... 85 180

Изобретепие относитстт к радиоттзмерительной технике и может быть использовано для повышения быстродействия осциллографических измерений амплитудных характеристик сигнала. 5

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет снижения взаимного дрейфа изображений сигнала и нулевого потенциала.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого осциллографического измерителя амплитудных параметров электрических сигналов; на фиг. 2 — структурная схема блока управления; на фиг. 3 — диаграммы напряжения. в характерных точках устройства; д вЂ,форма входного (исследуемого) сигнала; 5 — на первом выходе первого блока развертки; Π— на втором выходе первого блока разверт- 20 ки; — на выходе первого элемента И; — на первом выходе второго блока развертки; е - на выходе второго элемента И; ж — на выходе второго элемента ИЛИ.

Устройство содержит ключ 1, усилитель 2 вертикального отклонения, первый коммутатор 3, оконечный усилитель 4, электронно-лучевую трубку 5, 30 синхронизатор 6, сумматор 7, первый блок 8 развертки, второй коммутатор

9, усилитель 10 горизонтального отклонения, блок Ii управления, цифроаналоговый преобразователь 12, втоРой блок 13 развертки, первый элемент

ИЛИ 14, аналого-цифровой преобразователь 15, первый элемент И 16, второй элемент И 17, второй элемент ИЛИ 18 и усилитель 19 подсвета. 40

Блок 11 управления содержит микропроцессор 20, генератор 21 тактовых импульсов, оперативный запоминающий блок 22, постоянный запоминающий блок

23, дешифратор 24, ключ 25 и интер- 45 фейс 26.

Первый вход ключа 1 подключен к шине исследуемого сигнала, а второй вход к общей шине. Выход ключа 1 соединен с входом усилителя 2 вертикального отклонения, первый выход которого подключен к первому входу первого коммутатора 3. Выход первого коммутатора 3 через оконечный усилитель 4 соединен с вертикально отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки 5. Второй выход усилителя 2 вертикальното отклонения через сипхронизатор 6 подключен к входу ттервого бтток.з и р.i тчт т ттттт. Пт рвт-тй выход первого бтттткл Я ра зтетттки пединен с первым входотт ттторого коммутатора 9, выход которого через усилитель 10 горизонтального отклонения подключен к горизонтально отклоняющим пластинам электрбнно-лучевой трубки

5. Первый вход сумматора 7 соединен с третьим выходом усилителя 2 вертикального отклонения, а второй вход с выходом цифроаналогового преобразователя !2. Вход блока 11 управления подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя 15; Первый выход блока ll управления соединен с управляющим входом ключа 1, а второй выход.— с входом цифроаналогового преобразователя 12. Третий и четвертый выходы блока 11 управления подключены к первому и второму входам первОго элемента И 16 соответственно, а пятый выход — к второму входу первого элемента ИЛИ 14. Информационный и адресные выходы микропроцессора 20 соединены с соответствующими входами оперативного запоминающего блока 22, постоянного запоминающего бт1ока 23, дешифратора 24 и интерфейса 26. Выход "Запись" микропроцессора 20 подключен к соответствующим входам оперативно то запоминаюшего блока 22 и интерфейса 26, а выход "Чтение" — к соответствующим входам постоянного запоминающего блока 23 и интерфейса 26.

Первый и второй выходы генератора 21 тактовых импульсов соединены с первым и вторым .тактовыми входами микропроцессора 20 соответственно. Первый и второй выходы дешифратора 24 подключены к управляющим входам оперативного запоминающего блока 22 и

1 постоянного запоминающего блока 23 соответственно. Третий выход дешифратора 24 соединен с первым управляющим входом интерфейса 26. Второй управляющий вход интерфейса 26 соединен с выводом ключа 25, другой вывод которого подсоединен к обшей шине.

Второй информационный вход интерфейса 26 соединен с входом блока 11 упI равления, а информационный выход, первый, второй и третий управляющие входы — с вторым, первым, третьим и пятым выходами блока Il управления соответственно. Четвертый выход блока li управления подключен к третьему выходу генератора 21 тактовых импульсов.!

285

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал, например, в видс прямоугольных импульсов, наложенных на постоянную составляющую сигнала, воздействует на вход устройства (фиг. З,а) и после прохождения ключа 1 усиливается усилителем

2 вертикального отклонения, проходит через первый коммутатор 3 и оконечный усилитель 4 и поступает на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 5. Одновременно синхронизатор 6 формирует из сигналов, поступающих с второго выхода усилителя 2 вертикального отклоне-" ния, импульсы синхронизации, запускающие первый блок 8 развертки. Пи— лообразные сигналы (фиг. З,о ), формируемые первым блоком 8 развертки, 20 проходят через второй коммутатор 9, усиливаются усилителем 10 горизон-. тального отклонения и воздействуют на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 5. Подсвет изображения сигнала в промежутки времени, соответствующие прямому

/ ходу развертки (фиг. З,b), осуществляемой первым блоком 8 развертки, производится путем усиления прямоугольных импульсов с второго выхода .первого блока 8 развертки. Эти импульсы через второй элемент ИЛИ 18 поступают .на вход усилителя. 19 подсвета и с его выхода воздействуют 35 на модулятор электронно-лучевой трубки 5. В результате на экране трубки

5 наблюдается изображение формы сигнала. При этом на первом, третьем и пятом выходах блока 11 управления установлен логический нуль, который воздействует на управляющие входы ключа 1, первого коммутатора 3 (через первый элемент ИЛИ 14) и второй коммутатор 9 (через первый элемент И 16)45

Микропроцессор 20 периодически считыФ вает через интерфейс 26 сигнал ключа

25 и проверяет его зчачение. Считыt вание прекращается, когда сигнал ключа 25 равен напряжению логического нуля. В этом случае блок 11 управления в соответствии с программой, находящейся в постоянном запоминающем блоке 23, выдает на свой первый выход напряжение логической "1". Поступая на управляющий вход ключа 1, этот сигнал переключает последний в положение, при котором на его выходе

380 4 имеет место потенциал общей шины.

Значение этого потенциала после прохождения усилителя 2 вертикального отклонения и первого коммутатора 3 преобразуется в постоянное напряжение, соответствующее режиму выходного каскада коммутатора 3. Это напряжение поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 15 и цифровой код Х на его выходе считывается микропроцессором 20 в блоке 11 управления. Считывание происходит через второй информационный вход интерфейса 26 и запоминается в оперативном запоминающем блоке 22. При этом в измеренном значении учитывается величина смещения сигнала на экране трубки 5 по вертикали.

Затем на пятый выход блока 11 управления поступает уровень логической "1", который через первый элемент

IglH 14 воздействует на управляющий вход первого коммутатора 3 и подключает к его выходу напряжение с выхода сумматора 7. Это напряжение равно сумме двух составляющих — напряжения, соответствующего вертикальному смещению изображения на экране ЭЛТ (с третьего выхода усилителя 2 вертикального отклонения), и напряжения с выхода цифроаналогового преобразователя 12. Цифровой код У, полученный в результате преобразования выходного напряжения первого коммутатора 3 аналого-цифровым преобразователем 15, считывается микропроцессором 20 и сравнивается с кодом Х предыдущего преобразования. Если У>Х, то код Z, хранящийся.в оперативном запоминающем блоке 22 и поданный на вход цифроаналогового преобразователя 12 через информационный выход интерфейса 26, уменьшается. Если У Х, то код Z увеI личивается. Новое значение Z поступает на цифроаналоговый преобразователь 12 и напряжение на выходе сумматора 7 через первый коммутатор 3 воздействует на вход аналого-цифро,вого преобразователя 15. Цифровой код на его выходе считывается микропроцессором 20, после чего операция

I сравнения и изменения кода повторяется до тех пор, пока не выполнится соотношение Y=X. В этом случае процесс определения кода 2 прекращается, При этом на второй вход первого ком- . мутатора 3 подается постоянное напряжение, равное постоянному напряже1285380 шю на его первом входе, которое соответствует нулевому потенциалу на ходе усилителя 2 вертикального отклонения. Это обеспечивает на экэане трубки 5 иэображение линии, =оответствующей нулевому потенциалу на входе измерителя. Сумматор 7, используется для того, чтобы расположение изображения переменной составляющей сигнала на экране трубки 5 относительно нулевой линии не зависело от вертикального смещения изображения.

На следующем шаге программы блок

ll управления устанавливает на своих первом и пятом выходах уровни логического "0",. а на третьем выходе— уровень логической "1". При этом ключ 1 пропускает на свой выход входной исследуемый сигнал (первый вход ключа 1). Импульсы генератора

21 тактовых импульсов с четвертого выхода блока 11 управления проходят через первый элемент И 16 (фиг. З,г) и запускают второй блок 13 развертки (фиг. 3, ). Одновременно с этим напряжение с выхода сумматора 7 под ключается через первый коммутатор 3 к входу оконечного усилителя 4, а пилообразное напряжение с первого выхода второго блока 13 развертки через второй коммутатор 9 — к входу усилителя 10 горизонтального отклонения.

В паузах между импульсами такто- вого генератора первый коммутатор 3 и второй коммутатор 9 возвращаются в исходное состояние, т.е. пропускают на свои выходы сигнал усилителя

2 вертикального отклонения и сигнал первого блока 8 развертки соответственно..

На выходе второго элемента И 17 формируется импульсная последовательность, длительность которой определяется длительностью импульса прямого хода второго блока 13 развертки (фиг. З,е). Эта импульсная последовательность через второй элемент ИЛИ 18 и усилитель 19 подсвета

I осуществляет подсвет луча на экране электронно-лучевой трубки 5 не только во время прямого хода первого блока 8 развертки, но и в интервале времени, когда импульс прямого хода от первого блока 8 развертки отсутствует (фиг. З,ж), 5

Таким образом, импульсный сигнал с четвертого выхода блока 11 управления прерывает индикацию исследуемого сигнала в моменты времени, несинхронные с сигналом, и выводит на экран трубки 5 сигнал, соответствующий нулевому потенциалу на входе. На экране трубки 5 при этом одновременно формируется иэображение исследуемого сигнала и нулевой линии в виде пунктира. Наличие сумматора 7, на первый вход которого подается напряжение смещения усилителя 2 вертикального отклонения, позволяет одновременно смещать изображение сигнала и нулевой линии.

Поскольку изображение сигнала периодически прерывается с частотой генератора 21 (четвертый выход блока

11 управления), то за счет несинхронности частот исследуемого сигнала и тактовых импульсов обеспечивается слитность изображения сигнала.

Изменение длительности развертки второго блока !3 развертки позволяет изменять число пунктиров, соответствующих нулевой линии.

Микропроцессор 20 периодически считывает сигнал ключа 25 и проверяет его значение. Считывание прекращается, когда сигнал ключа 25 равен напряжению логической единицы, что соответствует выключению рассмотрен-. ного режима. При этом на первый, третий и пятый выходы блока 11 управления поступают уровни логического нуля. Этим обеспечивается исходное состояние, в котором исследуемый сигнал индицируется без нулевой линии.

Описанный принцип работы устройства осуществляется путем периодического обращения микропроцессора 20 (фиг. 2} к постоянному запоминающему блоку 23, в котором хранится программа работы устройства. Обращение происходит в виде установки адреса текущей команды на адресной шине (фиг. 2). При этом дешифратор 24 подает команду на включение постоянного запоминающего блока 23. Аналогичным образом происходит обращение микропроцессора 20 к оперативному запоминающему блоку 22 и интерфейсу 26.

Формула изобретения

1. Осциллографический измеритель амплитудных параметров электрических!

285380 сигналов, содержащий ключ, первый вход которого подключен к шине исследуемого сигнала, второй вход — к общей шине, а выход — к входу усилителя вертикального отклонения, первый выход которого через первый коммутатор соединен с входом оконечного усилителя, выходом подключенного к вертикально отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки, синхронизатор, вход которого соединен с вторым выходом усилителя вертикального отклонения, а выход через первый блок развертки — с первым входом второго коммутатора, второй вход которого подключен к первому выходу второго блока развертки, а выход через усилитель горизонтального отклонения, — к горизонтально отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки, усилитель подсвета, выход которого соединен с модулятором электроннолучевой трубки, и блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу ключа, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет снижения взаимного дрейфа изображений.сигнала и нулевого потенциала, в него введены сумматор, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь,и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом первого коммутатора, а выход — с входом блока управления, второй выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, третий и четвертый выходы — к первому и второму входам первого элемента И соответственно, выход которого соединен с управляющим входом второго коммутатора, входом второго блока развертки, первым входом первого элемента ИЛИ ы первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу второго блока развертки, а выход— к второму входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом первого блока развертки, 5

35 ветственно, а третий выход — к первому управляющему входу интерфейса, 40 второй управляющий вход которого соединен с выводом ключа, другой вывод

25 выход с входом усилц1 с. ля п<>п4 Г1 та, при этом первый вход сумматора подключен к третьему выходу усилителя вертикального отклонения, второй вход — к выходу цифроаналоговогo преобразователя, а выход — к второму входу первого коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к пятому выходу блока управления.

2. Измеритель по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок управления содержит микропроцессор, генератор тактовых импульсов, оперативный запоминающий блок, постоянный запоминающий блок, дешифратор, интерфейс и ключ, при этом информационный и адресный выходы микропроцессора соединены двунаправленной шиной данных и адресной шиной с соответствующими входами оперативного запоминающего блока, постоянного запоминающего блока, дешифратор и интерфейса, выход

"Запись" — с соответствующими входами оперативного запоминающего блока и интенфейса, выход "Чтение" — с соответствующими входами постоянного запоминающего блока и интерфейса, первый и второй тактовые входы — с первым и вторым выходами генератора тактовых импульсов соответственно, первый и второй выходы дешифратора подключены к управляющим входам оперативного запоминающего блока и постоянного запоминающего блока сооткоторого соединен с общей шиной, второй информационный вход — с входом блока управления, а информационный выход, первый, второй и третий управляющие выходы соединены с вторым, первым, третьим и пятым выходами блока управления соответственно, четвер-. тый выход которого подключен к третьему выходу генератора тактовых импульсов.

I r 85 М0

Составитель В. Кузьмин

Редактор С. Пекарь Техред И.Попович Корректор Н. Король

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7638/46

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4